專利名稱：使用不等軸接觸的電可編程熔絲及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電可編程熔絲，更具體地，涉及包括不等軸接觸的電可編程熔絲及其 制造方法。
背景技術(shù)：
電可編程熔絲已被用于半導(dǎo)體工業(yè)內(nèi)的許多先進(jìn)技術(shù)中。這些熔絲被用于各種集 成電路應(yīng)用，例如陣列冗余的實(shí)現(xiàn)、現(xiàn)場可編程陣列以及芯片內(nèi)ID、以及模擬微調(diào)電路。例 如，這些熔絲可被編程為在集成電路上存儲數(shù)據(jù)、在電路上調(diào)整部件或者在電路上編程邏 輯。在典型的電可編程熔絲中，接觸被對稱地設(shè)置，以易于印刷且最優(yōu)化接觸加工。術(shù)語對 稱是指接觸的數(shù)目和接觸的形狀主要為方形的(即，對稱的)。常規(guī)熔絲還典型地具有用于 接觸的大接合區(qū)(landing region)，其是實(shí)際熔斷體(fuse-link)寬度的幾倍。存在與常規(guī)熔絲中的接觸相關(guān)聯(lián)的幾個問題。例如，在電遷移期間，當(dāng)施加編程電 流時，替代被限制到熔斷體中間的熱產(chǎn)生，這些接觸還會提升溫度，從而引起接觸劣化，這 可導(dǎo)致熔絲失效而保持在編程狀態(tài)。如果使用大的對稱接觸，雖然解決了接觸劣化的問題， 但系統(tǒng)的熱質(zhì)量增大，從而需要非常大的編程電流。常規(guī)熔絲的大接觸接合區(qū)還增大熱質(zhì) 量，需要高編程電流且會增加接觸劣化的風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種包括具有不等軸邊的接觸的電可編程熔絲及 其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種電可編程熔絲。所述電可編程熔絲包括由多晶硅 層形成的陽極接觸區(qū)和陰極接觸區(qū)，其上形成有硅化物層；以及熔斷體，其導(dǎo)電連接所述陰 極接觸區(qū)與所述陽極接觸區(qū)，所述熔斷體通過施加編程電流而可編程；以及多個不等軸接 觸，其分別以預(yù)定配置而形成在所述陰極接觸區(qū)和所述陽極接觸區(qū)的所述硅化物層上。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種制造電可編程熔絲的制造方法。所述方法包 括在襯底上沉積多晶硅層；構(gòu)圖陽極接觸區(qū)、陰極接觸區(qū)以及熔斷體，所述熔斷體導(dǎo)電連 接所述陰極接觸區(qū)與所述陽極接觸區(qū)，所述熔斷體通過施加編程電流而可編程；在所述多 晶硅層上沉積硅化物層；以及分別以預(yù)定配置在所述陰極接觸區(qū)和所述陽極接觸區(qū)的所述 硅化物層上形成多個不等軸接觸。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供一種電可編程熔絲。所述電可編程熔絲包括由多 晶硅層形成的陽極接觸區(qū)和陰極接觸區(qū)，其上形成有硅化物層；熔斷體，其導(dǎo)電連接所述陰 極接觸區(qū)與所述陽極接觸區(qū)，所述熔斷體通過施加編程電流而可編程；以及分別以預(yù)定配 置而在所述陰極接觸區(qū)的所述硅化物層上形成的多個不等軸接觸和在所述陽極接觸區(qū)上 形成的多個對稱接觸。其他特征和優(yōu)點(diǎn)可通過本發(fā)明的技術(shù)而實(shí)現(xiàn)。在此詳細(xì)描述本發(fā)明的其他實(shí)施例 和方面，其被視為請求保護(hù)的發(fā)明的一部分。參考說明書和附圖來更好地理解本發(fā)明的優(yōu)
4點(diǎn)和特征。


在說明書的最后的權(quán)利要求中具體地指出且清楚地請求保護(hù)被視為發(fā)明的主題。 通過以下結(jié)合附圖給出的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見 的，在附圖中圖IA和IB是常規(guī)電可編程熔絲的頂視圖；圖2是在本發(fā)明的實(shí)施例中可實(shí)現(xiàn)的具有窄接觸區(qū)的電可編程熔絲的頂視圖；圖3A和3B分別是在本發(fā)明的實(shí)施例中可實(shí)現(xiàn)的電可編程熔絲的頂視圖和側(cè)視 圖；圖4A和4B是在本發(fā)明的可選實(shí)施例中可實(shí)現(xiàn)的電可編程熔絲的頂視圖；圖5是在本發(fā)明的可選實(shí)施例中可實(shí)現(xiàn)的電可編程熔絲的頂視圖；圖6是鐘形曲線，其示例出常規(guī)電可編程熔絲與具有窄接觸區(qū)的電可編程熔絲和 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電可編程熔絲的編程電阻分布的比較；以及圖7A至IOB分別是頂視圖和側(cè)視圖，其示例出在本發(fā)明的實(shí)施例中可實(shí)現(xiàn)的電可 編程熔絲的制造方法的各操作。通過參考附圖的實(shí)例，詳細(xì)的描述解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在轉(zhuǎn)到更詳細(xì)的附圖，可以看到，圖IA和IB分別示例出常規(guī)電可編程熔絲20 和30。在圖IA中，常規(guī)電可編程熔絲20包括以3X3排列設(shè)置的對稱接觸25的陣列，而 在圖IB中，常規(guī)電可編程熔絲30包括以2X 1排列設(shè)置的對稱接觸35的陣列。在圖IA和 IB中可以看出，接觸25和35分別形成的接觸區(qū)具有大的接觸加工面積。與該常規(guī)電可編 程熔絲相關(guān)聯(lián)的一個問題是當(dāng)對熔絲施加編程電流且對接觸施加熱時在電遷移期間可能 的接觸劣化。為了消除與圖IA和IB中的常規(guī)電可編程熔絲相關(guān)聯(lián)的諸如接觸劣化的一些問 題，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供圖2中的具有窄接觸區(qū)的電可編程熔絲40。電可編程熔絲40 包括熔斷體42、陽極接觸區(qū)43和陰極接觸區(qū)44，其中熔斷體42導(dǎo)電連接陰極接觸區(qū)44與 陽極接觸區(qū)43且通過施加編程電流而可編程。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，與圖IA和IB中所示 的情況相比，陽極和陰極接觸區(qū)43和44較窄。較窄的接觸區(qū)43和44降低系統(tǒng)的熱質(zhì)量， 從而減小編程熔絲所需的電流。以1X4排列在陽極和陰極接觸區(qū)43和44的每一個上形 成對稱接觸45。接觸45的沿電流流動方向的尺寸等于這些接觸的沿與電流流動方向垂直 的方向的尺寸。本發(fā)明不限于任何特定數(shù)目的接觸或接觸形狀，如下面參考圖3A至5所討 論的。另外，在接觸45之上形成金屬層46，該金屬層充當(dāng)用于陽極和陰極接觸區(qū)43和44 的散熱器。金屬層46與熔斷體42隔離。圖3A中是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電可編程熔絲100。電可編程熔絲100包括 陽極接觸區(qū)110、陰極接觸區(qū)118和熔斷體116，熔斷體116導(dǎo)電連接陰極接觸區(qū)118與陽極 接觸區(qū)110。熔斷體116通過施加編程電流而可編程。電可編程熔絲100包括分別在陽極 和陰極接觸區(qū)110和118上設(shè)置的多個不等軸接觸120。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，“不等軸”是指接觸的沿一個方向的尺度不等于接觸120的沿另一個方向的尺度(例如，接觸120 的寬度不等于接觸120的長度)。金屬層125接觸陽極和陰極接觸區(qū)110和118。如圖3A 進(jìn)一步示出的，Wf表示熔斷體116的寬度，并且Lc表示每一個接觸120的較長尺度，而Wc 表示每一個接觸120的較小尺度。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，Wf < Wc < 3Wf且2 < Lc/ffc <10。接觸長度Lc大于接觸寬度Wc。接觸120之間的距離大于接觸寬度Wc。根據(jù)本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例，Wf等于給定技術(shù)中的標(biāo)稱柵極長度且范圍為約22nm到約350nm。例如， 對于給定的技術(shù)節(jié)點(diǎn)，如果Wf = 45nm，則Wc的范圍為約60nm到約135nm，Lc的范圍為約 120nm到約300nm。如圖3A所示，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，不等軸接觸120包括分別在陽 極和陰極接觸區(qū)110和118上以并排式排列(例如，1X2排列)對準(zhǔn)的不等軸接觸的對。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，陽極和陰極接觸區(qū)110和118的寬度小于每一個不等軸接觸120的 沿電可編程熔絲100的電流流動方向的長度。根據(jù)另一實(shí)施例，接觸120可以被對準(zhǔn)為與 陽極和陰極接觸區(qū)110和118正交(例如，如圖4B所示)。本發(fā)明不限于任何特定的排列 和接觸數(shù)目，且可以相應(yīng)地改變。下面將參考圖4A和4B討論不等軸接觸的排列的可選實(shí) 施例。由于熔絲100包括不等軸接觸120，在對熔絲施加編程電流時，不等軸接觸120沒有 被加熱得像尺寸可比的對稱接觸那么多。與對稱接觸的情況相反，不等軸接觸將熱質(zhì)量的 主體放在更遠(yuǎn)離熔斷體116的位置，導(dǎo)致在接觸界面處的較低溫度，從而防止接觸120中的 襯里材料的中斷以及接觸區(qū)110和118的劣化。這樣的劣化典型地引起銅向熔斷體116中 的擴(kuò)散，導(dǎo)致熔絲100的失效。如圖3B所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過在襯底上形成多晶硅層210，并且在多晶 硅層210的頂上形成硅化物層215，從而形成電可編程熔絲100。不等軸接觸120形成在硅 化物層215上，并且金屬層125接觸該接觸120。下面將參考圖7A至IOB討論與用于形成 電可編程熔絲100的制造方法有關(guān)的另外的細(xì)節(jié)。如上所述，本發(fā)明不限于圖3A和3B所示的配置，現(xiàn)在將參考圖4A、4B和5描述該 配置的可選實(shí)施例。如圖4A所示，電可編程熔絲300包括陽極接觸區(qū)305、陰極接觸區(qū)310、 多個不等軸接觸315、以及熔斷體320。如在該實(shí)施例中所示，接觸315被設(shè)置為以2X 1排 列而彼此鄰近，并且與圖3A所示的情況相比，陽極和陰極接觸區(qū)305和310的寬度增加。由 此，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，接觸315可以為η X 1排列，其中η大于1。圖4B示例出根據(jù) 本發(fā)明的又一實(shí)施例的電可編程熔絲350。如圖4Β所示，電可編程熔絲350包括陽極接觸 區(qū)355、陰極接觸區(qū)360、多個不等軸接觸365、以及熔斷體370。在該實(shí)施例中，接觸365沿 垂直方向設(shè)置(即，正交于陽極和陰極接觸區(qū)355和360)。陽極和陰極接觸區(qū)355和360 具有與圖3Α所示的相同的尺寸。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的電可編程熔絲400。 如圖5所示，電可編程熔絲400包括陽極接觸區(qū)455、陰極接觸區(qū)460、僅僅在陰極接觸區(qū) 460上的多個不等軸接觸465和在陽極接觸區(qū)455上的對稱接觸456以及熔斷體470。僅 僅在陰極接觸區(qū)460上形成不等軸接觸465的目的在于，在電遷移期間的接觸劣化典型地 發(fā)生在熔絲的陰極處。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，不等軸接觸465被形成為正交于陰極接 觸區(qū)460。本發(fā)明不限于任何特定數(shù)目的不等軸接觸且可以相應(yīng)地變化。圖6是鐘形曲線，其示例出常規(guī)電可編程熔絲(由參考標(biāo)號60表示)與具有窄接 觸區(qū)的電可編程熔絲(由參考標(biāo)號65表示)和根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電可編程熔絲(由 參考標(biāo)號70表示)的編程電阻分布的比較。如圖6所示，本發(fā)明的電可編程熔絲的分布產(chǎn)
6生更高的中值電阻和能夠更好地感測性能的較緊密分布。典型地，具有對稱接觸的常規(guī)電 可編程熔絲產(chǎn)生IX IO4歐姆的中值編程電阻(由參考標(biāo)號60表示)且其尾部熔絲分布低 達(dá)IXlO3歐姆。具有窄接觸區(qū)的電可編程熔絲具有大于IXlO5歐姆的稍高中值電阻(由 參考標(biāo)號65表示)且其尾部熔絲分布低于IX IO4歐姆。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例 的具有不等軸接觸的電可編程熔絲具有大于約IXlO6歐姆的更高中值編程電阻(由參考 標(biāo)號70表示)且?guī)缀鯖]有電阻低于IX IO4歐姆的尾部熔絲，從而能夠使感測電路以寬的 操作裕度工作。圖7A至IOB分別是頂視圖和側(cè)視圖，其示例出在本發(fā)明的實(shí)施例中可實(shí)現(xiàn)的電可 編程熔絲的制造方法。下面將描述用于制造例如圖3A中所示的電可編程熔絲100的制造 方法。在圖7A和7B中，提供硅襯底200，并且在硅襯底200之上形成淺溝槽隔離 (STI)205。然后在STI 205之上沉積多晶硅層210。接下來，在圖8A和8B中，通過光刻構(gòu)圖工藝形成陽極接觸區(qū)110、陰極接觸區(qū)118 和熔斷體116。然而，本發(fā)明不限于此，可以使用任何合適的工藝。然后，在圖9A和9B中，在陽極接觸區(qū)110、陰極接觸區(qū)118和熔斷體116上的多晶 硅210之上沉積硅化物層215。然后，如圖IOA和IOB所示，分別以預(yù)定配置在陽極接觸區(qū)110和陰極接觸區(qū)118 的硅化物層215上形成多個不等軸接觸120。本發(fā)明提供了能夠提供足夠接觸面積而不放大熔絲的不等軸接觸。因此，本發(fā)明 不增大接觸襯墊尺寸而保持高密度、提高可靠性且提高可編程能力。也就是，不等軸接觸的 改進(jìn)的熱特性還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，賦予更長的編程時間和更高的編程電流；這賦予更高 的后編程電阻，由此能夠使感測電路更簡單和更穩(wěn)固。雖然已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，現(xiàn)在和將來可進(jìn) 行落入以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)的各種改進(jìn)和提高。這些權(quán)利要求應(yīng)被解釋為保持對最初描 述的發(fā)明的適當(dāng)保護(hù)。
權(quán)利要求
一種電可編程熔絲，包括由多晶硅層形成的陽極接觸區(qū)和陰極接觸區(qū)，其上形成有硅化物層；熔斷體，其導(dǎo)電連接所述陰極接觸區(qū)與所述陽極接觸區(qū)，所述熔斷體通過施加編程電流而可編程；以及多個不等軸接觸，其分別以預(yù)定配置而形成在所述陰極接觸區(qū)和所述陽極接觸區(qū)的所述硅化物層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電可編程熔絲，其中所述不等軸接觸被形成為并排式排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電可編程熔絲，其中所述陽極和陰極接觸區(qū)的寬度小于每一個不 等軸接觸的沿所述電可編程熔絲的電流流動方向的長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電可編程熔絲，其中所述不等軸接觸被形成為正交于所述陽極和 陰極接觸區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的電可編程熔絲，其中所述多個不等軸接觸包括分別形成在所述陽 極接觸區(qū)和所述陰極接觸區(qū)上的不等軸接觸的對。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電可編程熔絲，其中所述不等軸接觸以nXl排列對準(zhǔn)，其中η為 大于1的整數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電可編程熔絲，其中每一個不等軸接觸的沿所述電可編程熔絲的 電流流動方向的長度大于每一個不等軸接觸的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的電可編程熔絲，其中所述熔斷體的寬度小于每一個不等軸接觸的 寬度，并且每一個不等軸接觸的寬度小于所述熔斷體的寬度的三倍。
9.一種電可編程熔絲的制造方法，所述方法包括在襯底上沉積多晶硅層；構(gòu)圖陽極接觸區(qū)、陰極接觸區(qū)以及熔斷體，所述熔斷體導(dǎo)電連接所述陰極接觸區(qū)與所 述陽極接觸區(qū)，所述熔斷體通過施加編程電流而可編程；在所述多晶硅層上沉積硅化物層；以及分別以預(yù)定配置在所述陰極接觸區(qū)和所述陽極接觸區(qū)的所述硅化物層上形成多個不 等軸接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的制造方法，其中形成所述多個不等軸接觸包括將所述不等軸接 觸形成為并排式排列。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的制造方法，其中所述陽極和陰極接觸區(qū)的寬度小于每一個不等 軸接觸的沿所述電可編程熔絲的電流流動方向的長度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的制造方法，其中形成所述多個不等軸接觸包括將所述不等軸接 觸形成為正交于所述陽極和陰極接觸區(qū)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的制造方法，其中所述多個不等軸接觸包括分別形成在所述陽極 接觸區(qū)和所述陰極接觸區(qū)上的不等軸接觸的對。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的制造方法，其中形成所述多個不等軸接觸包括將所述不等軸接 觸形成為ηΧ 1排列，其中η為大于1的整數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的制造方法，其中每一個不等軸接觸的沿所述電可編程熔絲的電 流流動方向的長度大于每一個不等軸接觸的寬度。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的制造方法，其中所述熔斷體的寬度小于每一個不等軸接觸的寬度，并且每一個不等軸接觸的寬度小于所述熔斷體的寬度的三倍。
17.一種電可編程熔絲，包括由多晶硅層形成的陽極接觸區(qū)和陰極接觸區(qū)，其上形成有硅化物層； 熔斷體，其導(dǎo)電連接所述陰極接觸區(qū)與所述陽極接觸區(qū)，所述熔斷體通過施加編程電 流而可編程；以及分別以預(yù)定配置而在所述陰極接觸區(qū)的所述硅化物層上形成的多個不等軸接觸和在 所述陽極接觸區(qū)上形成的多個對稱接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的電可編程熔絲，其中所述不等軸接觸被形成為并排式排列。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的電可編程熔絲，其中所述不等軸接觸被形成為正交于所述陰極 接觸區(qū)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的電可編程熔絲，其中所述陽極和陰極接觸區(qū)的寬度小于每一個 不等軸接觸的沿所述電可編程熔絲的電流流動方向的長度。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用不等軸接觸的電可編程熔絲及其制造方法。一種電可編程熔絲包括由多晶硅層形成的陽極接觸區(qū)和陰極接觸區(qū)，其上形成有硅化物層；熔斷體，其導(dǎo)電連接所述陰極接觸區(qū)與所述陽極接觸區(qū)，所述熔斷體通過施加編程電流而可編程；以及多個不等軸接觸，其分別以預(yù)定配置而形成在所述陰極接觸區(qū)的所述硅化物層上或者形成在所述陰極接觸區(qū)和所述陽極接觸區(qū)的所述硅化物層上。
文檔編號G11C17/08GK101937716SQ20101021537
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月29日
發(fā)明者C·科塔達(dá)拉曼, D·莫伊, J·M·沙夫蘭, N·W·羅布森 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司